Гост сталь 40х13 – 4013

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Сталь 40Х13 плохо подвергается холодной деформации.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

• упрочнение, возникающие в процессе резания;
• удаление отходов обработки;
• ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Применение стали 40Х13

Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.

Кстати, неофициальное название стали 40Х13 — ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость — 57HRC.

Ножи, выполненные с маркировкой 40х13, пользуются популярностью и домохозяек, и у охотников, рыбаков и пр. Все дело в том, что ножи, выполненные из этого материала, не ржавеют и не нуждаются в особом уходе.

Немного в заключение

Марку 40Х13 можно смело отнести к тем материалам, которые поддаются термической обработке с определёнными сложностями. В то же время, можно сказать, что в случае с этим материалом его химический состав не играет главной роли. Именно ее термическая обработки придаёт стали её уникальные свойства. При относительной мягкости она хорошо затачивается, а это особенно важно для её использования в инструментальной промышленности и быту.

Рейтинг: 5/5 — 1 голосов

prompriem.ru

Сталь марки 40х13 — характеристики, применение, свойства и термообработка

Сталь 40Х13 всегда в наличии на складе. Весь прокат металла производится по ГОСТ, есть сертификаты. Продажа Ст 40х13 оптом и в розницу по оптимальной цене, доставка по России.

(351) 735-59-79

Химический состав

Сталь 40Х13 входит в группу типа Х13 вместе со сталями 08Х13, 12Х13, 20Х13 и 30Х13. Занимает свой интервал по содержанию углерода — от 0,36 до 0,45 %, количества остальных легирующих элементов и примесей — такие же, как и у других сталей типа Х13 (таблица 1). 

Структурный класс стали 40Х13 по ГОСТ 5632-72 мартенситный. 

Термообработка превращения и микроструктура стали 40х13

1. При нагреве сталь 40Х13 имеет полиморфное альфа-гамма превращение в интервале температур от 820°С (Ас1) до 880°С (Ас3).
   
2. При нагреве несколько выше температуры точки Ас3 структура стали состоит из аустенита и карбидов хрома типа Cr23C6. Полное растворение карбидов происходит при 950-1000°С.
   
3. Имеет наилучшую коррозионную стойкость после закалки с температуры, которая обеспечивает полное растворение карбидов. 
   
4. Имеет достаточно высокую прокаливаемость: закалка деталей может производиться при охлаждении в масле или на воздухе.
   
5. В стали 40Х13 перед перлитным превращением аустенита из него выделяются карбиды Cr23C6. После обеднения аустенита по углероду  происходит перлитное превращение аустенита.
   
6. Интервал мартенситного превращения в стали 40Х13 составляет 270-80 °С. При закалке с температур 980-1000 °С происходит практически полное превращение аустенита в мартенсит. 
   
7. Промежуточное (бейнитное) превращение в стали 40Х13 отсутствует.
   
8. Отпуск закаленной стали 40Х13 приводит к распаду мартенсита на феррито-карбидную смесь. С повышением температуры отпуска твердость снижается. При отпуске в интервале 480-520 °С происходит существенное снижение пластичности и ударной вязкости из-за развития процессов отпускной хрупкости.
   
9. В зависимости от заданной твердости применяют или после низкотемпературного отпуска при 200-400 °С, или после высокого отпуска при 600-650 °С. Для промежуточных температур отпуска характерно снижение коррозионной стойкости.

Механические свойства

1. По ГОСТ 5582-75 сталь 40Х13 после смягчающей термической обработки в виде отжига или отпуска при 740-800  °С должна иметь предел прочности при растяжении не менее 560 МПа и относительное удлинение не менее 15 %.
   
2. По ГОСТ 5949-75 твердость горячекатаной, кованой, калиброванной и шлифованной стали  40Х13 в отожженном или отпущенном состояниях должна составлять 229-143 НВ.

Механические свойства 40Х13 при Т=20^oС

Механические свойства стали 40Х13 при повышенных температурах

 Влияние повышения температуры на механические свойства стали 40Х13 после закалки с 1050 °С и отпуска при 600 °С показано в таблице 2.  

Коррозионная стойкость стали 40Х13

Сталь 40Х13 обладает после закалки и низкого отпуска хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), слабых растворах азотной кислоты при умеренных температурах, речной и водопроводной воде, обеспечивающей полное растворение карбидов. Повышение температуры отпуска сопровождается снижением их стойкости к общей коррозии. Причиной снижения коррозионной стойкости является обеднение твердого раствора по хрому вследствие выделения карбидов хрома. Снижение коррозионной стойкости наблюдается при отпуске до 600°С, затем происходит некоторое ее увеличение. Однако коррозионная стойкость не достигает уровня, который имеют обе стали в закаленном или низкоотнущенном состоянии.

Коррозионная стойкость существенно зависит от качества поверхности изделий. Рекомендуется применять шлифованную и полированную поверхность.

Таким образом, сталь 40Х13 целесообразно применять либо после температурного отпуска при 200-400 °С (с целью получения высоких твердости и коррозионной стойкости), либо после высокого отпуска при 600-650 °С с целью получения конструкционного материала.

Специальные свойства

При работе в водороде предельные допустимые параметры атмосферы составляют 600 °С и 80 МПа.

Плотность — 7,68 г/см3.

Технологические параметры

Сталь 40Х13 имеет хорошую технологичность при горячей пластической деформации. Температурный интервал горячей пластической деформации составляет от 1100 до 850 °С. Сталь 40Х13 склонна к образованию при больших скоростях нагрева и охлаждения. Поэтому нагрев под прокатку и ковку проводят медленно до 830 °С. После горячей деформации применяют медленное охлаждение.

Холодная пластическая деформация стали 40Х13 ограничена. В качестве смягчающей термической обработки после горячей или холоной пластической деформации применяют отжиг при 750-800 °С с последующим охлаждением с печью до 500 °С и далее на воздухе. Окончательной термической обработкой является закалка с 950-1000 °С с охлаждением в масле или на воздухе на заданную твердость и коррозионную стойкость.  

Применение

• как коррозионностойкий материал с высокой твердостью для:
  — режущего, измерительного и хирургического инструментов;
  — пружин, подшипников и других изделий, работающих на износ в слабоагрессивных средах;
  — бытовых приборах и предметах домашнего обихода.;
  
• как жаропрочный и жаростойкий материал при работе до 400-450 °С для крепежных изделий, валов, упругих элементов, испытывающих воздействие слабоагрессивных сред, например, при переработке нефти.

ГОСТы на прокат стали 40х13

• ГОСТ 19903-2015
• ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент»;
• ГОСТ 18143-72 «Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия.»;
• ГОСТ 18907-73 «Прутки нагартованные, термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионно-стойкой стали. Технические условия.»;
• ГОСТ 5582-75 «Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия»;
• ГОСТ 5632-72 «Высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»;
• ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная.
• ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
• ГОСТ 14955-77 «Качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.»;
• ГОСТ 2590-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.»;
• ГОСТ 2591-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.»;
• ГОСТ 7417-75 «Калиброванная круглая. Сортамент.»;
• ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
• ГОСТ 8559-75 «Калиброванная квадратная. Сортамент.»;
• ГОСТ 8560-78 «Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент.»;
• ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент.»;
• ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.»;
• ГОСТ 103-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.»;
• ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.»;
• ГОСТ 2879-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.»;
• ТУ 14-11-245-88 «Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.»;
• ОСТ 3-1686-90 «Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.»;

www.promgroupchel.ru

Сталь марки 40Х13 — Металлургическая компания

hotsteel.by

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Технология закалки стали 40Х13

Нержавеющая сталь 40Х13, химический состав которой должен соответствовать требованиям ГОСТ 5632, производится в сортаменте катаных прутков и листов по ГОСТ 5949. Специфические особенности эксплуатации этой стали обуславливают повышенный уровень требований к качеству её термической обработки.

Состав, свойства и применение

Сталь 40Х13 отличается повышенным содержанием хрома (от 12 до 14%), при минимально допустимом процентном содержании марганца (до 0,8%). Никель, обычно добавляемый в стали мартенситного класса, в данной стали отсутствует. Это уменьшает опасность образования карбидов по границам зёрен, и способствует стабильности механических характеристик.

Приводимый далее комплекс механических свойств позволяет относить данный материал к сталям повышенной жаропрочности:

• при температуре в 200 °С постоянной эксплуатации изделий, изготовленных из стали 40Х13, предел временного сопротивления составляет не менее 960 МПа, при пределе текучести 830 МПа, и коэффициенте ударной вязкости 500 кДж/м²;
• при температуре в 400 °С постоянной эксплуатации изделий, изготовленных из стали 40Х13, предел временного сопротивления составляет не менее 795 МПа, при пределе текучести 685 МПа, и коэффициенте ударной вязкости 750 кДж/м².

Технологические свойства 40Х13

Таким образом, эта сталь отличается повышенной стойкостью против вибраций и знакопеременных нагрузок, возникающих в узлах и деталях оборудования, эксплуатационные температуры которого превышают 300…350 °С. К числу таких деталей относятся мерительные приспособления, используемые в ковочно-штамповочном производстве, ответственные детали компрессорных установок, пружины, нагретые до 75 °С. Иногда из данного материала производят и деформирующие инструменты, например, отрезные ножи горячештамповочных автоматов.

Все перечисленные области применения требуют от материала повышенной прочности и твёрдости. Между тем относительно сталей мартенситного класса это сочетание получить довольно трудно, поскольку при повышенной твёрдости изделия становятся достаточно хрупкими, и при ударных нагрузках склонны к трещинообразованию.

Выбор оптимального режима термической обработки

В зависимости от конкретных производственных условий, сталь термически обрабатывают по двум вариантам:

1. Нормализацией при температуре выдержки 1050…1100 °С, с последующим высоким отпуском с 600…650 °С. Нормализация стабилизирует структуру стали, снижает количество остаточного аустенита, и улучшает обрабатываемость на металлорежущих станках. Это позволяет использовать такую технологию термообработки для получения заготовок ступенчатых валов и осей, работающих преимущественно в средах с повышенной влажностью, а также в условиях коррозионно-механического износа.
2. Ступенчатой закалки с высоким отпуском. Продолжительность и количество циклов закалки зависит от требуемой поверхностной твёрдости и конечной микроструктуры. Закалка стали 40Х13 по такому способу выполняется для изделий, которые в процессе своей эксплуатации периодически подвергаются ударным нагрузкам.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

При выборе режима термообработки необходимо учитывать, что сталь 40Х13 штампуется при температурном интервале 950…1150 °С: именно в этом диапазоне материал обладает максимальной ковкостью.

Во всех случаях сталь перед обработкой подвергают отжигу. Это связано со следующими особенностями:

• наличием карбидов хрома, которые образуются в процессе горячей прокатки заготовок. Они сосредотачиваются на границах зёрен вокруг основной, более пластичной структуры;
• присутствием цементита, который по структуре и размерам зерна отличается от любого их карбидов хрома. Это вызывает остаточные напряжения растяжения, снижающие прочность;
• опасности избыточного количества остаточного аустенита, который также повышает твёрдость и снижает пластичность;
• склонности данной стали к деформационному упрочнению во время пластической деформации.

Опытным путём установлено, что для получения оптимальной макроструктуры режим отжига должен быть следующим: нагрев до 690…730 °С, с выдержкой до полного прогрева сечения детали и последующим охлаждением вместе с печью до 500…550 °С (далее – на воздухе). Конечная структура – зернистый перлит, которые положительно выделяется своей стабильностью, равновесностью и наличием мелкого зерна.

Технология термообработки

Нормализация стали 40Х13 применяется реже, в основном, после горячей штамповки/ковки, когда слиток или заготовка нагревались до максимально возможных температур. При длительном нагреве ускоряется рост зерна, что нежелательно с точки зрения трудоёмкости при окончательной обработке изделий. Нормализация, однако, необходима, если нормализованная и отпущенная деталь имеет сложную форму, с многочисленными перепадами в поперечных сечениях, а также при наличии острых углов и кромок.

Главная цель закалки — обеспечить достаточный процент мартенсита в стали. Такие требования выдвигаются, если деталь при эксплуатации будет испытывать значительные рабочие напряжения. Максимально достигаемая твёрдость после закалки – обычно 50…55 НRC. Обеспечивается это следующим режимом термобработки: закалкой с 1000…1050 °С в масло, с последующим низким — при 230…280 °С – отпуском.

В связи с низким температурным интервалом термообработки нагрев производят в печах скоростного нагрева, имеющих системы высокоточного автоматического контроля температуры.

Особые требования к соблюдению технологических режимов закалки стали 40Х13:

1. Температура сред, используемых для охлаждения изделий после их закалки, должна быть на 50…75 °С ниже температуры окончания мартенситного превращения. Оно для рассматриваемой марки стали составляет 650…670 °С. В качестве таких сред используются масло, щёлочные или солевые расплавы. Например, соответствующими возможностями обладает расплав солей KNO₃ и NaNO₃ в соотношении 1:1. Масляные ванны менее предпочтительны, поскольку при длительных выдержках металл науглероживается. Это, хоть и повышает дополнительно твёрдость, но ухудшает обрабатываемость заготовок, особенно при точении и фрезеровании.
2. Время выдержки изделий при закалке и последующем охлаждении составляет до нескольких часов. Такой длительный период выдержки обусловлен необходимостью создать условия для полного мартенситного превращения.
3. Скорость дальнейшего (после отпуска) охлаждения закалённых заготовок особого значения не имеет, и определяется только производственными возможностями. При этом предпочтительнее охлаждать детали не в печи, а на открытом, но спокойном воздухе. В таких условиях мартенситное превращение протекает в полном объёме.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Производство, применение и характеристики стали 40х13. Расшифровка 40х13 сталь

40Х13 :: Металлические материалы: классификация и свойства

Сталь 40Х13   ГОСТ 5632-72

Сталь мартенситного класса

В отожженном или отпущенном состоянии число твёрдости  229-143 НВ.

Рекомендуемые режимы термической обработки заготовок для изготовления образцов: закалка с 1000 – 1050оС, охлаждение в масле, отпуск при 200–300оС, охлаждение на воздухе или в масле. Твёрдость не менее 50 HRC.

Температура критических точек, оС

pellete.ru